JPS63230872A - タ−ゲツト及び磁気的に強められたｒ．ｆ．バイアスを分離する分離制限磁場を有するマグネトロン・スパツタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は概してマグネトロン・スパッタ装置に関し、特
に５分離磁気回路によって制限された分離した複数の放
電に反応する複数のターゲット有し、放電のインピーダ
ンス及び／又は出力がターゲットの浸食に従って制御さ
れるところのマグネトロン・スパッタ装置に関スる。

従来技術 マグネトロン・スパッタ装置は、アルゴンのような不活
性でイオン化できるガスが導入される真空チェンバ内の
交差した電場と磁場によって特徴づけられる。そのガス
は電場によって加速された電子によってイオン化される
。磁場はイオン化ガスを制限し、ターゲット構造体に近
接してプラズマを作る。ガスがターゲットに衝突し、原
子の放出を引き起こす。その原子は被加工物であって、
概して処理工程にある回路基板に入射する。一般に磁場
は永久磁石構造体によって作られるが、電磁石装置がだ
んだんと磁場を作る目的のために使用されてきている。

コーティングの応用において、マグネトロン・スパッタ
リング装置はしばしば電子集積回路型デバイスの製造に
おいて金属のデポジットに使用される。磁気ディスクメ
モリーに使用するタイプの高密度磁気ディスクの製造に
おいて、磁性材料をデポジットすることもまた知られて
いる。

従来技術のマグネトロン・スパッタリング装置において
、回路基板全体に渡る一様な厚さのコーティングは、コ
ーティングの間１回路基板を動かすことによって得られ
た。回路基板を動かすことは１段階的適用範囲、例えば
ステップタイプの移動にわたる等角コーティングを得る
助力にもなる。

もちろん、スパッタリング装置の作動中に回路基板を動
かすことは多くの問題がある。ある場合には異なる物質
、特に合金を作ることが難かしいか、又は不可能な物質
、すなわち、単一のターゲットに置くのに適さない物質
をコデボジツ）　（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔ）することも
また望ましい。全ての場合、において、スパッタリング
装置を可能な限り高率で作動させることが望ましい。

永久磁石のみを組み込むスパッタ源（典型的には従来技
術装置）は、磁場を制限するプラズマをターゲットの寿
命にわたって変化させることができない。その結果とし
て、スパッタ装置のインピーダンス、すなわち、プラズ
マ中を流れる放電電流に対する電場を作る放電電圧の割
合は、使用中のターゲットの浸食に従って、絶え間なく
減少する。それ故に、電場を作るのに必要な電源は、タ
ーゲットの寿命にわたって変化するスパッタ装置インピ
ーダンスに適合させようとするには、比較的複雑で高価
である。

使用中にターゲット表面が浸食するとき、ターゲットは
スパッタ源から放射した物質に対して影を作る傾向があ
った。それによって、使用中にターゲットが浸食するに
従って、スパッタ装置の能率が著しく減少する。影の効
果のために、物質が基板上でデポジットされる割合はタ
ーゲットの浸食に従って普通は非線型的に減少する。

影の効果が原因であるデポジション率の減少を最少にす
る一つの試みは、永久磁石を含む組立体をスパッタリン
グ装置の一つの軸線に関して回転することをんでいる。

磁石組立体を回転することは、ターゲットの寿命の末期
近くのスパッタリング処置の効果の本質的な改善になる
が、装置のインピーダンスの減少はターゲットが浸食す
るときなおも認められた。更に、ターゲットから物質が
スパッタされる率もまた、このアプローチでターゲット
が浸食するに従い減少する。もちろん、永久磁石構造体
を回転することは機構的に複雑である。

永久磁石装置に関連する問題の多くは電磁石を使用する
ことで除去されたが、電磁石装置は一般にほぼ１インチ
（２，ｓ４ｍ）の比較的幅の狭い単一のターゲットを使
用するという欠点を有した。

最近、ターゲットが概して互いに同心の複数のターゲッ
ト要素を有する組立体として形成された改良装置があっ
た。一つの例はターゲットがどちらも平坦要素であり、
第２の例は、内側のターゲットが平坦で、外側のターゲ
ットが円錐台の側壁によって形成された放射面を有する
凹面となっている。これらの従来技術の装置は、コート
されている基板のような広い領域の被加工物全体に物質
が一様にデポジットされるのに効果がある。

被加工物上の２つのターゲットの相対的な寄与は、使用
中、ターゲットが浸食するに従って特異に変化すること
が認められている。言い換えると、ターゲットが消耗し
、又、は浸食されるに従って。

第１ターゲットから被加工物に到達する物質の童が、第
２ターゲットから被加工物に到達する物質の量に比例し
て変化する。従って、複数要素ターゲット組立体がその
有効期間の間、被加工物上に物質の一様な衝突を達成す
るための制御器は複雑であり、かつ、簡単ではない。こ
れは６インチ（１５，２４ｃｒｒ１）集積回路ウェーハ
又はハードコンピュータ記憶磁気ディスクのような比較
的大きな被加工物上の一様なデポジションのための特別
な場合である。この装置もまた、ターゲットの浸食に従
って現われる変化する状態の間に放電するプラズマのイ
ンピーダンスを制御する必要性のために複雑である。

従って１本発明の目的の一つはマグネトロン−スパッタ
リング装置のための新規で改善されたターゲット要素を
提供することである。

本発明の別の目的は、物質がスパッタされる複数のター
ゲット要素が消耗するとき、一様な量の物質が比較的大
きな面積の被加工物上にデポジットされるようなマグネ
トロン・スパッタ装置のための新規で改良されたターゲ
ット要素を提供することである。

本発明の別の目的は、複数のターゲット要素を有し、そ
の各々が分離放電を受け、また基板が同時に加熱され、
コーティングの質を高めるように几、Ｆ、バイアスをか
けられる分離制御磁場を受けるマグネトロン・スパッタ
装置のための新規で改良された装置を提供することであ
る。

発明の概要 本発明に従って、カソードスパッタマグネトロン装置は
、物質がスパッタされる幾何学的に離して置かれた複数
のターゲットの寿命に渡って、比較的大きな面積を有す
る被加工物に一様に物質が与えられるように制御され、
そこでは各ターゲートが分離磁場によって関連したター
ゲットに制限される分離プラズマ放電を被る。本発明の
一つの見地に従うと、その一様性は分離プラズマ放電の
相対出力をターゲット浸食状況の作用に従って変化させ
るように制御することによって達成される。

分離プラズマ放電の相対出力を変化させることは、ター
ゲットの寿命に渡って一様性を維持することが可能であ
ると認められた。ターゲットが消耗する間、ターゲット
要素におけるセルフ・シャドウィング（ｓｅｌｆ−ｓｈ
ａｄｏｗｉｎｇ）　　の度合が変化するので、プラズマ
放電の相対出力における変化が所望の一様性を与えるこ
とを必要とする。ターゲットの浸食形状は、外側のター
ゲット（内側のターゲットよシ浸食は速い）が内側のタ
ーゲットよシモスっと高い率でセルフ・シャドウィング
を発展させるものである。外側のターゲットが内側のタ
ーゲットよシも速く浸食するので、外側のターゲットは
ターゲットの浸食が進むに従って起こるデポジション効
率の低化を償うためによシ大きな電力を必要とする。

本発明の別の重要な見地に従うと、分離放電のインピー
ダンスがターゲットの浸食に従って制御される。インピ
ーダンスは別々に制限する磁場の各々を変化させること
によって制御される。各磁場は各放電のインピーダンス
を制御する可変電流が与えられる電磁石によって得られ
る。放電の初めのインピーダンスはその代りにセットさ
れた値と比較される。初めの放電に対して電磁石に与え
られる電流は、その比に応答して制御される。第２の放
電に対して電磁石に与えられる電流は、好適には初めの
放電に対して電磁石に与えられる電流の一定要素である
ように制御される。

好適には、放電の相対出力及びインピーダンスは所望の
一様な結果の最大のものを達成するために同時に制御さ
れる。第１及び第２のターゲットに対する放電の出力は
、ターゲットの浸食が生じるに従って第１ターゲットに
与えられる電力の量に関する第２ターゲットに与えられ
る出力の」が増加し、ターゲットが浸食するに従ってタ
ーゲットが被加工物上への物質の入射を差のあるものに
する傾向を克服するように調節される。

本発明の別の特徴に従うと、ターゲット支持構造物内に
バヨネットスロットを設け、スロットと噛み合うターゲ
ット内のピンと組み合わせることニヨッテ、カソードス
パッタターゲットを所定位置に保持し、また、支持構造
物から容易に離すことができる。

従って１本発明の他の目的はカソードスパッタターゲッ
トを一定位置に保持し、そこからの除去を容易にするた
めの新規で改良された構造物を提供することである。

本発明のスパッタ・コート器と関連してなされた独自の
仕事において、一つは各ターゲットの放電のためのもの
である一対の磁気回路からの磁場は、一対のターゲット
の間の単一の中間ポールピース（ｐｏｌｅ　ｐｉｅｃｅ
）部材と結合された。磁束場は好適な作動を行うために
中間ポールピース部材と付加的に連結されなければなら
ないことも分った。

中間ポールピース部材は最大の性能を与えるために好適
にはテーパー状が良いことが分った。

本発明の一つの見地はスパッタリング装置に向けられて
いるが１本質的にターゲットに適用でき、特に、好適実
施例において円錐台の側壁によって形成される凹面を有
するターゲット組立体に対して適用できる。好適実施例
では凹面は円錐の底面に関してほぼ４５に含まれており
、大きな面積のターゲットに対してすばらしい段階適用
範囲の角度であることが分った。このような第２ターゲ
ットは、最初は半径Ｒ２の円形の周辺部をもつ平坦放射
表面を有する第１ターゲット要素とともに使用される。

凹面はＲ３の内半径とＲ４の外半径を有し、ここでＲ２
＜Ｒ３＜Ｒ４である。好適には第１ターゲットは内半径
Ｒ１（Ｒ１＜Ｒ２）を有するリングに形成される。

本発明の別の見地において、基板を加熱することに加え
て基板にｒＬ、Ｆ、バイアスをかけることによって、コ
ーティングの質が改善されることが分った。概して、低
出力Ｉｔ、　Ｆ、バイアスはコーティングの質を改善す
るが、高出力几、Ｆ、バイアスはプラズマが基板に触れ
るために基板を損傷させることがある。基板に近接する
磁気ミラー（基板のまわりのコイルの形状にすることが
できる）はプラズマを基板から遠ざけるように動かすた
めに使用でき、それによって、基板を損傷することなく
、増加するＲ、Ｆ、バイアス出力レベルが許容される。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は下記の本発
明の一つの好適実施例に関する詳細な説明と図面によっ
て明らかとなるであろう。

好適実施例 第１図を参照すると、真空チェンバ１２を有するマグネ
トロン・スパッタリング装置１１が図示されておシ、閉
じられたスパッタコーティング処理又はデポジット室１
３があって、その中で被加工物１４が加熱されたチャッ
ク１５にしっかりと取り付けられている。磁気ミラー１
７は、磁場線が基板に垂直になるように基板の後ろに設
置されている。典型的には基板１４は比較的大きい直径
（４乃至６インチ（１０，１６乃至１５．２４ｃＩｎ）
）を有する集積回路ウェーハの一部で、その上には電気
的連絡のためにデポジットされた物質の選択された領域
の二次的分離によって物質がデポジットされる。このよ
うな状況においては通常、非磁性材料が基板上にデポジ
ットされる。

しかし、本発明は磁気ディスクメモリーのようなデバイ
スを形成するために基板１４上に磁性材料をデポジット
することに適用できることが理解される。磁性材料のデ
ポジションに対する最適の結果を得るために、第２−４
図に関する特徴的な構造にいくらかの変更が概して必要
である。磁性材料をスパッタリングするための各ターゲ
ットは。

非磁性の金属ホルダーに取り付けられた比較的薄い磁気
ストリップを有する。磁気ス）　ＩＪタッグ比ＩＩＯ的
薄（−’Ａ〜Ａインチ（０，６３５〜ｔ２７ｃｙ）浄の
で、磁場線がそれらによって著しい影響を受けることは
ない。磁性材料はそこを通る磁束上の影響を最小にする
ために飽和される。異なる材料の属が、カソード組立体
１５に対するターゲット材の適切な選択をすることで第
１図に図示された装置によって、基板１４上にデポジッ
トされる。

チェンバ１２は高い電気伝導度を有する物質で作られた
金属性の電気的に伝導し、アースされた外部ハウジング
１６を有する。ハウジング１６はアノード組立体の一部
で、概して基板１４と同心の軸線を有し、カソード組立
体１５と同心の円筒のように形成される。カソード組立
体１５内のターゲットはＤｏ電源１８によって大地電位
に対して負の高電位に維持されている。

処理室１３内でカソード組立体１５の近くにプラズマを
作るために、不活性ガス（典型的にはアルゴン）が圧力
のかかった不活性ガス源１９から処理室に供給される。

その処理室は真空ポンプ２゜によって排気される。ガス
源１９と真空ポンプ２゜の組合わせは処理室１３を比較
的低い圧力１例えば７ミリトルに維持する。

図示された実施例において、カソード組立体１５は２つ
のターゲット要素２２及び２３を有し、各々平坦で環状
の原子放射面２４と、凹状の原子放射面２５を有す。そ
の凹状の形状は底面４７を有する円錐台の側壁のようで
、ディスク状ターゲット要素２２の長手方向の軸線に対
して右の角度にある。表面２５はその全長に渡って底面
４７に対して４５の角度で傾斜している。ターゲット要
素２２及び２３は互いに同心であシ、基板１４の軸線２
７に沿って一致した軸線を有する。ターゲット要素２２
と２３の特別な形状が第２−４図に関して詳しく下に記
載されている。

分離プラズマ放電がターゲット要素２２及び２３上に作
られ、制限される。分離放電は分離した可変磁場によっ
て制限され、その磁場はソレノイドの電磁石２９及び３
０から引き出される磁場に応答して磁性（好適には鉄）
ポールピース組立体２８によってターゲット要素２２及
び２３に連結されている。ポールピース組立体２８及び
コイル２９と３０は軸対称で軸線２７と同心で１、コイ
ル３０はコイル２９の外側に置かれている。

ポールピース組立体２８はディスク形状の底面３２（軸
線２７に関して右の角度に置かれ、中央スタッド３３と
組み合わさっている）及びリング３４と３５を有してい
る。スタッド３３は軸線２７に沿って伸び、リング３４
と３５は軸線２７と同心であシ、スタッド及び各リング
は底面３２から基板１４に向って長手方向に伸びている
。スタッド３３はコイル２９内の円筒形空間内で中央に
置かれ、一方、りング３４はコイル２９と３０の間で伸
びている。リング３５はコイル３ｏとターゲット要素２
３の外側にある。リング３４は環状ターゲット要素２２
の外径及びターゲット要素２３の低面に最も近く、一方
、中央スタッド３３はターゲット要素２２の内径に最も
近い。

分離して、独立に制御された電流はＤｏ電源３７と３８
によって各々電磁石コイル２９と３０に供給される。電
源３７と３８は、ターゲット要素２２と２３が使用中に
浸食するとき、コイル２９と３０に供給される電流が放
電インピーダンスを比較的一定に維持するために変化す
るように、制御器３９から得られる信号に応答して分離
して制御される。

分離放電を確立するためにＤＣ電源１８はターゲット要
素２２と２３を各々異なる負のＤＣ高電圧レベル−Ｅａ
と−Ｗｂに維持する。ポールピース組立体２８の詳細な
構造とターゲット要素２２と２３にＤｏ電力を供給する
ための詳細な構造は下に第２−４図に関連して記載され
ている。

制御器３９はターゲット要素２２と２３を含むターゲッ
ト組立体の浸食及び１つのターゲット要素に関するプラ
ズマ放電のインピーダンスの指示に応答し、ターゲット
要素が浸食するとき放電の出力とインピーダンスを制御
する。ターゲットの浸食はターゲット要素２２と２３に
供給される総エネルギーによって決定され、或いは、コ
イル２９と３０に供給された電流に比例する電気信号を
得ることによシ、或いは又、市販用の入手可能な渦電流
損失測定装置を使用するデポジションの一様性のオンラ
イン測定によシ決定できる。放電インピーダンスは放電
中の電圧及び電流に応答して測定される。記載した実施
例において、ターゲット要素２３に供給された総エネル
ギーはターゲットの浸食の表示を得るために計算される
。

これらの目的のためにＤｏ電源１８は、導線に電圧−Ｅ
ａ及び−ｇｂを通じるために電源１８によって給電され
た電圧レベル−Ｄａと−ｍｂ及び電流ＩａとＩｂをモニ
ターするための在来の装置を有する。制御器３９は電源
１８からの測定信号、例えば信号Ｆｉａｍ、Ｅｂｍ、Ｉ
ａｍとＩｂｍ及び、ターゲット組立体がターゲット組立
体によって供給され。

消費されたエネルギーを計算する総時間及びターゲット
カソード２３のための放電のインピーダンスを示す信号
などに応答する。計算された信号に応答して制御器３９
はセットポイン）（ｓｅｔｐａｉｎｔ）信号Ｉｆｌｓと
Ｉｆ２ｓをコイル電源３７と３８に送る。更に制御器３
９は電源１８の出力セットポイント値Ｐａ１ｌとＰｂｓ
のための信号を導引き出す。電源１８は一定の出力装置
であって、それによってターゲット要素２４と２５に供
給される電力がターゲット要素のための放電電圧及び電
流の関数として一定であるように構成される。それによ
って、電源１８によってターゲット要素２２と２３に連
結された電流及び電圧がＰａｓとＰｂｓの値の関数とし
て変化する。要素２２と２３を含むターゲット組立体が
浸食するに従って、その要素に関する放電における出力
の割合が変化する。初めは要素２２と２３のための放電
における出力の割合は比較的低く、ターゲット要素の浸
食に従って要素２２と２３のための放電の出力比が増加
する。

例えば１つの実際の装置では、ターゲット要素２２２３
のための放電のために供給される電力の初期の割合はｌ
：５であるが、最終的割合はｌ：１２であシ、ターゲー
ト要素２３へ供給される出力Ｐｂはターゲット要素２２
に供給される出力Ｐａを上回る。

概して、コイル２９と３０及びポールピース組立体２８
の構造体に給電されるＤｏ電流はターゲット要素２２と
２３内に磁束線を作る。その磁束線は放射面２４と交差
し、第１の一般に鉛直な方向、すなわち上方へ、環状放
射面２４の境界でその放射面の外径に最も近いところを
通って抜ける。

同じ磁束線は第２の一般に鉛直な方向、すなわち下方へ
放射面２４の内径に最も近いところを通って抜ける。同
様に放射面２５の外径近くを通って軸線２７に向う磁束
線はまた、ターゲット要素２３の内径近くを通って後ろ
へ抜ける。それによって、分離プラズマ放電が放射面２
４と２５の上で囲まれ、ターゲット２２と２３の浸食輪
郭がターゲットの放射表面の中央に集中する。表面２４
と２５によって限定される境界を横切る磁場線間の角度
は、磁場が極めて一様に放射面２４と２５を覆うように
磁気ポール組立体によって極めて低く維持されている。

放射表面からの一様な浸食をさせるために、放射表面２
４と２５のすぐ上でプラズマ密度をできる限り一様にす
ることが重要であシ、それによって、放射物質によるタ
ーゲット・セルフシャドウィングを引き起こす“ｖ″形
浸食の傾向を最小化する。セルフシャドウィングはター
ゲットから放射され、又はスパッタされた物質がターゲ
ット上に集まシ、いっそうの物質がターゲットから基板
に出てゆくことを妨げ名現象である。

コイル２９によってポールピース組立体２８に結合され
た磁場は、磁束を第１磁気回路を通させる。第１磁気回
路内の磁束はリング３４に沿って軸線方向に流れ、そこ
からターゲット要素２２を通って半径方向内側へ流れ、
放射面２４のわずかに上を流れる。ターゲット要素２２
及び放射面２４にほとんど接した上方の空間から磁束が
半径方向内側にスタッド３３の方へ流れ、そこからスタ
ッド３３から底面３２に沿って軸線方向へ流れる。

底面３２において、第１磁気回路が半径方向にリング３
４に戻るように流れる磁束によって完成される。

電磁石３０によって作られた磁束は第２磁気回路を通っ
て流れる。第２磁気回路内の磁束はリング′３４を通っ
て軸線方向に流れ、ターゲット要素２３内に入る。磁束
はターゲット要素２３内に入シ、放射面２５のわずか上
方を流れ、そこから７ランジ３６を通ってリング３５内
に入る。リング３５内では、磁束が軸線方向に流れて底
面３２に戻り。

そこで半径方向内側にリング３４へと流れて第２磁気回
路が完成する。電磁石２９と３０の巻き線の向き及び電
源３７と３８によって電磁石に供給される電流の極性は
、リング３４内を流れる第１及び第２磁気回路束が同じ
方向にあるような向きである。リング３４内での磁束レ
ベルは飽和状態以下で、その理由からリング３４はリン
グ３５よりもかなり厚い。

もしターゲット要素２２と２３が磁性を帯びうるならば
、プラズマを放射面２２と２３のすぐ上方に制限するた
めに縁をなす磁場がターゲット上に存在するように、十
分な電流が電源３７と３８によって電磁石２９と３０に
供給され、磁性ターゲットを飽和する。

ターゲット２２と２３は互いに関連して置かれており、
物質が基板の表面にわたって一様にコートされることが
可能なように基板１４から離されている。放射面２４と
２５からの相対的スパッタ率は出力セットポイン）Ｐａ
ｓとＰｂｓの調節により装置１１の寿命の量調節される
。ＰａｓとＰｂｓは各々電源１８にターゲット２２と２
３へ電力Ｐａとｐｂを給電させる。ターゲット２２と２
３の放射面２４と２５が浸食するとき、ＰａｓとＰｂ５
Ｏ値は基板１４の異なるものの上における一様なデポジ
ションを維持する。

ターゲット要素２２と２３はポールピース組立体２８と
同様、以下で第２−４図に関して詳しく記載されるよう
に冷却される。ターゲット要素２２と２３を冷却する同
様の構造体が電源１８からそれらへＤＣ作動電圧を給電
する。ポールピース組立体２８に冷却液供給する構造体
はまた。ポールピース組立体を支持する助けとなる。

第２−４図を参照すると、カソード組立体１５の詳細な
図が示されている。第２図と第３図の比較から言えるの
は、第２図の断面図は第３図の点線２−２によって示さ
れたどちらかというと直接的でない経路に沿っており、
このような断面図はカソード組立体１５の最も重要な特
徴を最も明瞭に図示できるものである。

ディスク状ターゲット要素２２は平坦で環状の放射面２
４を有するほかにテーパー状の内側表面４１を有し、そ
の面は概してターゲット２２の鉛直方向で放射面２４と
向い合って平行になっている平坦面４２に向って伸びる
に従い、軸線から外に向って仲がる。夕〜ゲット２２の
外周部は面４２と交差する軸線方向に伸びる部分４３を
有し、更に半径方向に伸びるリム４４を有しており、そ
のリムは面２４と４２に平行に置かれている。面２４と
リム４４の間で概して軸線方向に伸びているのは傾斜し
た面４５を有する外周面である。軸線方向に伸びる壁部
４３は２つの正反対に向い合った穴４６を有し、その各
々はターゲット要素２２を所定位置に保持するのを助け
るために（好適には）非磁性ビンを受は止める。カット
アウト部分４６内のビンは好適にはベリリウム−鋼合金
で作られる。

ターゲット要素２３は底面４７及び側壁４８と組み合わ
さった凹面の放射面２５を有するリングのように形成さ
れる。底面４７は軸線２７と直角であり、側壁４８は平
行である。凹形放射面２５は、その全長に渡って底面４
７及び壁部４８に関して４５に傾斜した円錐台の壁部の
ように形成されている。側壁４８内で正反対に向い合っ
て設けられた穴４９は非磁性ベリリウム−鋼合金ビンを
受は止めてターゲット要素を定位置に保持する。

ターゲット要素２２及び２３は、半径比２を有する平坦
環状放射面２４の外半径が、傾斜した放射面２５の内半
径Ｒ３よりも小さいように配置されている。もちろん放
射面２５の外半径Ｒ４は半径比３よシも大きく１面２４
の内半径Ｒ，１は半径Ｒ１２よりも小さい。

ターゲット要素２２上で、放射面２４とテーパー状内面
４１の交線のところで軸線２７に平行なＯＤ３インチ（
０，０７６ｃｍ　）の平坦部４１９が形成されている。

放射面２４での内半径Ｒ１は０．４９インチ（ｔｚ４ｃ
ｍ　）に形成されている。環状後部面４２での内半径Ｒ
５は０．７２インチ（１，８２ｃｍ　）である。放射面
２４と斜面４５の交線のところで、軸線２７に平行な０
．０３インチ（９，０７６０）の別な平坦面４２１があ
る。

放射面２４に形成された外径Ｒ２は３．１２５インチ（
７，９３８ｃｒｎ）である。傾斜面４５は軸線２７に対
して３４度の角度であるか、又は放射面２４に対して５
６度の角度である。軸線方向に伸びる壁部４３までの半
径Ｒ６は２．７２インチ（６，９ｔＭ）で、その壁部４
３の厚さは０．３７５インチ（０，９５３ｃｒｎ）であ
る。ターゲット要素の全体の厚さＴ４は０．６００イン
チ（１，５２ｃｍ　）　　である。ピンホール４６は環
状後部面４２の上方へ０．１６２インチ（０，４１ｘｃ
ｒｎ）距離Ｉ（のところにある。

ターゲット２３上で放射面２５と底面４７の交線上に軸
線２７と平行に形成された０、０３インチ（ｏ、ｏ　７
６ｃｒｎ）の第１平坦部４２７があり、側壁４８と放射
面２５の交線上に底面４７と平行に形成された０、０３
インチ（０，０７６ｃｍ　）の第２平坦部４２９がある
。従ってリングの内半径Ｒ３は３．３８インチ（８，５
９ｃｒｒ１）に形成され、外半径比４は４．８４インチ
（１２，２９ｃｒｎ）であシ、第２平坦部４２９から底
部４７の厚さＴ２は１．４７０インチ（３，７３ｔＭ）
である。穴４９の中心は底面４７の上方０．３５’２イ
ンチ（０，８９４ｃｒｎ）の距離りにある。放射面２５
と底部４７の間の角Ｂは４５度である。

第２図に示されているように、ポールピース組立体２８
は中央ポールピーススタッド３３、中間ポールピースリ
ング３４及び外部ポールピースリング３５が螺子５１に
よって底部３２に取り付けられ、固定されるようないく
つかの個々の構造体を有する。コイル２９と３０は底部
３２に取り付けられ、同一のフィードスルー組立体５２
によって電源３７と３８からそのコイルへ電流が送られ
る。

第２図に示されるように１組立体５２の１つは電気的に
絶縁するスリーブ５３を有し、そのスリーブは内壁に比
較的厚い金属コーティング５４がなされ、スリーブ内に
は金属性平坦ワッシャー５６を押しつける金属螺子５５
が螺合している。ターミナルラグ（図示せず）が螺子５
５の頭部とワッシャー５６の間で電源３７への導線に接
続されている。ラグをスパッタリング装置の残シの部分
から電気的に絶縁するために、絶縁性のワッシャー５７
がワッシャー５６とスリーブ５３の先端面との間に置か
れている。

所望の磁場形状の供給を助けるために、中央ポールピー
ススタッド３３は円筒形で１、上方内向きの傾斜部を有
し、磁性金属（好適には強磁性のステンレススチール）
ポールピース挿入物６９によってキャップされている。

スタッド３３の上部５８と挿入物６９はどちらもターゲ
ット２２の内側面４１の傾斜と同じ角度で軸線２７に関
して傾斜している。その結果、部分５８と挿入物６９０
間には一定の空間があ勺、プラズマやスパッタされた物
質のスパッタ源への貫入を防ぐことに役立っている。キ
ャップ５８は非磁性体（好適にはオーステナイトのステ
ンレススチール螺子５９）によってスタッド３３上の所
定位置に保持される。

リング３４は軸線２７と平行な上方部分と下方部分を有
し、また、軸線２７に関して外側に傾斜した内壁部分を
有する中央部分を有する。リング３４の下方部分の磁場
の浸透は、それによって。

その中を通る磁束に与えられた比較的大きな断面領域の
ために避けられる。

リング３５は実質的にその全長にわたって一定の厚さの
壁を有する。リング３５の上端部は内側に伸びるフラン
ジ３６であって、２つの分離接触金属要素で形成され、
それらは換言すれば外部磁気ポールピース挿入物６１及
び７−ルド６２であシ、ターゲット２３の外壁４８から
離して置かれておシ、それによってターゲットとポール
ピースの間の一定空間を有する間隙が確保される。

中間リング３４からの磁束をターゲット２２及び２３の
双方に連結するために、中間ポールピース挿入物６４が
金属性の非磁性（好適にはオーステナイトステンレスス
チール）の螺子６５によって、中間リングの上端面上に
取り付けられている。

ポールピース６４は、それとターゲット２２と２３の対
面する面４５と４７との間に一定の間隙を与えるように
形成されている。この端部でポールピース挿入物６４は
外に向ってテーパー状になった内側の円筒状壁３６５を
有し、その円筒状壁はターゲット而２４の平坦部の下の
平面からポールピース挿入物の頂上面へ伸びている。ポ
ールピース６４の頂上は平坦環状に形成され、ターゲッ
ト２３の定面４７と平行に置かれている。面６６は軸線
２７から放射に外側へ伸び、放射面２５とターゲット２
３の平坦面４７０交線のちょうど外側の点から放射方向
にある面４７の長さのほぼ４分の１の点まで伸びている
。その結合構造はポールピース挿入物６４とターゲット
２２と２３の各々との間に一定の間隙を与える。

ターゲットカソード２２及び２３はアースされたポール
ピース組立体２８に関して、異なる高電圧の負の電位に
維持され、ターゲット２２は−Ｅａの電圧に維持され、
ターゲット２３は−Ｅｂの電圧に維持される。ターゲッ
ト２２及び２３と近接したポールピース要素（すなわち
、中央ポールピース３３上の中央ポールピース挿入物６
９、中間ポールピース挿入物６４及び外部ポールピース
挿入物６１とシールド６２）との間のあらかじめ維持さ
れた間隙におけると同様、プラズマの存在中で電気力線
がターゲット２２と２３の表面２４と２５に沿って存在
する。

ターゲット２２は軸線方向に伸びる金属の非磁性（好適
には銅）管７１によって−Ｅａの電圧が与えられておシ
、その非磁性管７１は金属の非磁性（好適には銅）リン
グと機構的及び電気的に連結され、軸線２７と一致した
軸線を有する。、りング７２もまたターゲットの水平及
び鉛直に伸びて交差する面４２と４３に対して接触する
ことによってターゲット２２の下側を支える。リング７
２内に設けられた小さなカッ°ドアウドはバヨネットマ
ウントのように働き、穴４６内に取り付けられたピンを
使用してターゲット２２を所定位置に保持する。リング
７２と面４２はターゲット２２の外縁の間でその中央に
向って面４２の直径のほぼ４分の１の距離を通して互い
に接触する。

管７１は底面部３２を通るが、軸線方向に伸びる絶縁性
スリーブ７３によってその底面部から電気的に絶縁され
ている。リング７２に隣接する管７１の端部はスリーブ
に似た絶縁性スペーサ７４によって支持され、そのスペ
ーサは逆に金属の非磁性（好適にはステンレススチール
）の隔壁７５によって支持され、その隔壁７５は中央ポ
ールピース３３と中間ポールピース３４との間で放射状
に伸びて連結されている。フラング（図示せず）が銅製
管７１の上で合って、導線に接続され、その導線は逆に
電源１８の電圧ターミナルＥａに接続される。

軸線２７の反対側のターゲット２２の一部が非磁性スタ
ッド２７５によって支持されておシ、そのスタッドは軸
線方向の穴を有し、その中に非磁性の金属螺子７６が螺
合している。螺子７６は隔壁７５の螺子大中に伸びてお
り、スタッド２７５を正常位置に保持している。スタッ
ド２７５には半°径方向に伸び、軸線方向に間隔を取っ
て置かれたスロット７７が設けられ、そのスロットはス
タッドと近接した金属部分との間の電気的ブレイクダウ
ンを防ぐことを助けている。スロット７７はターゲット
２２及び２３からの金属粒子に対して高いフロ（ｆ　ｌ
　ｏｗ）インピー′ダンスを有し、金属粒子のスロット
中への移動を防ぎ、従って、スタッドの電気絶縁特性を
維持する。スタッド２７５は更に半径方向に伸びるスロ
ット７Ｂを有し、その中でリング７２の底面部の水平方
向に伸びた支持肩部７９を捕捉している。前記のことか
ら、ターゲット２２は同様の構造によって、機構的に支
持され、電気的に−Ｅａの電位に維持され、大地及びタ
ーゲット２３から電気的に絶縁されている。

ターゲット２２のための支持構造物は、ターゲットが冷
却されることも可能にしている。この目的のためにリン
グ７２は管７１の内側と流体連通する環状で軸線方向に
伸びる一対のスロット８１及び８２が設けられている。

冷却液は好適には水であり、リング７２の内周部に供給
される。スロット８１及び８２はリング７２の全体にわ
たって鉛直方向に伸びている。スロット８１と８２中の
水は、第３図に示されるように、管７１に近接した鋼管
７０を通ってスロットの外へ出る。環状ガスケット８４
が銅りングの底面上に取り付けられ。

スロットが管７１及び７０に接続されている所を除き、
スロット８１及び８２をカバーしておシ、スロットと装
置の他の部分との間の流体密閉をしている。管７０は管
７１と同様な方法で底面部３２を通って伸び、スリーブ
７３と同じスリーブによって底面部から電気的に絶縁さ
れている。リング７２は穴４６に嵌合する非磁性ピンと
同じピンを受は止めて、ターゲット２２を正常位置に保
持するための小さなバヨネットカットアウト４１３　（
第７図参照）を有する。

従来技術においては、ターゲットはボルト又は他のファ
スナーを使用する冷却面に取り付けられ、そのファスナ
ーはターゲットと冷却面との間に良い熱伝動をさせる力
を提供する。この点で、バヨネットマウントの使用は室
温でターゲットが素早く冷却リング内に挿入されること
を可能にする。

バヨネットとピンの装置では、スプリングその他の引っ
張り装置は必要がない。本発明における熱的接触は、タ
ーゲットとリング間の密閉した合致によって防がれる。

ターゲットは冷却リングよりも加熱されるので、ターゲ
ットは冷却リングよシもよシ大きな熱膨張をするであろ
う。ターゲットが膨張するに従って、ターゲットは冷却
リングに更に近接して保持され、熱的接触が増大する。

良好な熱接触を維持するために、前記Ｒ４と几６の大き
さは約５千分の１インチ（５千分の２．５４ｃｒｒＩ）
の許容誤差で形成されなげならない。

磁場のゆがみを防ぐために、ピンは好適には非磁性圧で
作られる。ピンホールは各ターゲットの１つの部分に設
けられねばならず、その場所は異なる物質のスパッタリ
ングを防ぐためにターゲットの寿命がくる前に浸食され
ない所である。

ターゲットは単一のもの（ピンを除く）で作られてもよ
いし、又は、各々が個々の材料によって必要とされるよ
うな複合構造でもよい。例えば銅製の取付リング上に珪
素化合物が形成されてもよく、又、アルミニウムの底面
部上にプラチナ製フォイルを形成してもよい。このよう
な複合構造体の場合、ターゲット全体の大きさは、それ
でも前記と同様である。銅のように熱膨張係数の低い取
付は金属の使用では前記よりも、より近い許容差を必要
とする。

ターゲット２３は電気的に電源電圧−ｇｂに接続されて
いるが、ターゲット２２に関して記載した、のと同様の
方法で機械的に支持され、冷却される。

特に、ターゲット２３は軸線方向に伸びる銅管８５及び
８６と電気的に接続されている。その鋼管は底面部３２
を通シ、スリーブ７３と同じ絶縁スリーブ８７によって
底面部から電気的に絶縁されている。銅管８５からの流
れはリング８８へ進み、ターゲット２３の交差する円筒
壁４８と平坦面４７に接触し保つ。リング８８はターゲ
ット２３を正常位置に保持するために、穴４９に嵌合す
る同じ非磁性ピンを受は止めるための小さなバヨネット
カットアウト４１１（第８図参照）を有する。リング８
８は軸線方向に伸びる絶縁スリーブ９１とスタッド９２
によって機械的に支持され、また、装置の他の部分から
電気的に絶縁される。

スリーブ９１には銅管８５が通って伸びる中央孔がある
。スリーブ９１は下方で金属性の非磁性体であって、好
適にはステンレススチールの隔壁９３゛と接触する肩部
を有する。その隔壁９３は中間ポールピース３４と外側
ポールピース３５の間で半径方向に伸び、それらと機械
的に接続されている。

隔壁９３の内壁に沿っているのは環状チャネル９４で、
下記のようにそこを通って冷却液が循環される。リング
支持スタッド９２は銅リング８８の内側に伸びる７ラン
ジ９６を受は止め、支える放射状スロット９５を有する
。スタッド９２はまた。半径方向に伸びるスロット９７
を有し、そのスロットはスタッド２７５の同様のスロッ
トと同じ機能を果たす。

ターゲット２３を冷却するために、リング８８には管８
５及び８６の内壁に流体連通する一対の環状で軸線方向
に伸びるスロット９８及び９９が設けられている。スロ
ット９Ｂ及び９９は、リング７２のスロット８１及び８
２に関して記載したのと同じようにリングＢ８の全体に
及んでそのまわりに伸びている。スロット９８及び９９
は環状ガスケツ）　１０１によって流体密閉される。ガ
スケットはスロット９８及び９９が管８５及び８６の内
壁と接触する領域を除いてリング８８の下面と接触し、
それに沿って半径方向に伸びる。

プラズマ及びスパッタされた金属が高電圧ターゲット２
２と２３及びまわりのカソード組立体１５の電気的にア
ースさ五た部分との間の間隙に送入するのを防ぐために
、金属性で非磁性体の好適にはアルミニウムである環状
スペーサ１０３と１０４与えられている。内側のスペー
サ１０３は金属性で非磁性の螺子３０４によって隔壁７
５にしっかりと取り付けられている。スペーサ１０３は
中央ポールピース３３のわずかに外側の領域から中間ポ
ールピース３４のわずかに内側の領域へ放射状に伸びて
いる。スペーサ１０４は螺子１０５によって隔壁９３に
しつかシと取り付けられている。スペーサ１０４は中間
ポールピース３４の外壁と一列になった位置からポール
ピース３５の内壁のちょうど内側へ半径方向に伸びてい
る。高電圧放電を最小にし、それによって装置の寿命を
延ばすために、スペーサ１０３と１０４及び隣接する金
属部分との間に一定の間隙が存在する。

効率を最大にするために、ポールピース組立体２ｊ及び
ターゲット要素２２と２３を有するターゲット組立体が
冷却される。ポールピース組立体２８を冷却するために
中央ポールピース３３＃−ｊ：軸線方向及び半径方向に
伸びる穴１０７．１０８及び１０９を有する。半径方向
に伸びる穴１０９はターゲット２２に隣接したポールピ
ース３３の頂上部に近い所にある。穴１０７と１０８は
底面部３２を通って伸びる管１１１と１１２を通して給
水源及び水だめに連通している。ポールピース３４を冷
却するためにポールピースは軸線方向に伸びる穴１１３
と１１４を有し。

その各々が底面部３２を通って給水源及び水だめに伸び
る管１１５及び１１６に連通している。穴１１３の終端
部で隔壁９３に近接するのけ外へ向って伸びる通路１１
７で、そこを通って冷却液が穴１１３と環状流路９４と
の間を流れる。それによって冷却液はポールピース３４
の周辺部を回って流れ、そのポールピースを冷却する。

外側ポールピースはその大きな露出された部分とカソー
ド組立体１５の中央からの遠隔性のために冷却する必要
のない１　　ことが分った。

操作中、ターゲット２２と２３は物質がターゲットから
スパッタされるとき消散する放電電源からの熱によって
膨張する。ターゲット２２と２３の膨張はターゲットと
支持リング７２と８８との間のより本質的な接触をもた
らす。それによって、ターゲット２２及び２３とリング
７２及び８８との間にしつかシとした接触が作られ、タ
ーゲットとリングとの間により良い熱伝導がもたらされ
、それによってターゲットからリングに熱が伝わるとき
の冷却効果が上がる。

隔壁７５と９３によってカソード組立体１５と基板１４
との間にプラズマ放電が制限される領域におけるものと
同様に、ターゲット２２と２３の上方の空間で真空状態
が維持される。隔壁に入シ込んでいる全ての要素が０−
リング１２１によって隔壁内で壁部に密閉されている。

例えば、絶縁スリーブ７４と９１は０−リング１２１に
よって各々隔壁７５と９３に密閉されている。

カソード組立体１５は軸線方向に動かされて半径方向に
伸びる取り付け７ランジ２１１によってチェンバ１６に
固定されている。その７ランジはポールピース３５の外
側壁上にしつかりと取り付ゆられている。適切な密閉を
得るために７ランジ２１１はオーリング２１３を支える
ためのスロットを有する。Ｒｆ密閉２１４はフランジ２
１１内のスロット内に置かれている。

第５図を参照すると、第１図の制謹器の略示線図が示さ
れている。制御器３９は電源１８から得られるアナログ
信号ＢｂｍとＩｂｍ　に応答する。その信号は各々、タ
ーゲット要素２３に給電された電圧に対する測定値及び
ターゲット要素２３に関する放電における電流を示す。

信号ＥｂｍとＩｂｍはアナログマルチプライヤ−３０１
とアナログディバイダー３０３に送られる。放電におけ
るターゲット２３への電力はマルチプライヤ−３０１で
信号Ｅｂｍ及びＩｂｍを増幅することによって決定され
る。マルチプライヤ−３０１の出力Ｐｂ１ｊ外側のター
ゲット要素２３によって消費される瞬間電力の総計を示
すアナログ信号で、アナログ−デジタル変換器３０５に
よってデジタル信号に変換される。

変換器３０５の出力信号を示す電力は、ターゲット２２
と２３が撮動する間にわたって積分される。

この目的のために、アキュムレータ３０Ｂは変換器３０
５の瞬間出力に応答し、ターゲット要素２２と２３から
物質がスパッタされるときに現われるように閉じた状態
のスタート／ストップ・スイッチ３０７に応答できる。

新らしいターゲット要素がスパッタリング装置１１に挿
入されるとき、アキュムレータ３０６　Ｆｉゼロにリセ
ットされる。それによって、アキュムレータ３０６はタ
ーゲット要素２３によるエネルギー消費を示す出力を得
る。ターゲ７）要２２３の消費量は、アキュムレーＩｔ
　３０６　内のスケーリング７アクタ＋−（ｓｃａｌｉ
ｎｇ　ｆａｃｔｏｒ）によってターゲットの浸食と関係
づけられる。

アキュムレータ３０６のデジタル出力信号を示す浸食は
、同時に読み取り専用メモＩＪ　３０８及び３０Ｇに与
えられる。読み取り専用メモリ３０Ｂ及び３０９ｕ、ｐ
−ゲット浸食の関数としてのターゲット要素２２及び２
３における電力消費の予め定められた望ましい割合に関
連してプログラムされている。

ＤＣ電源１８はターゲット要素２２及び２３に一定電力
レベルを与えるので、読み取り専用メモリ３０Ｂ及び３
０９は各々、ターゲット２２及び２３に給電される電力
のためのセットポイント値Ｐａｓ及びＰｂｓを示すデジ
タル信号を記憶する。読み取り専用メモＩＪ　３０８及
び３０９から連続的に読み出されるＰａｓ及びＰｂｓに
対応する信号が、各々、Ｐａｓ及びＰｂｓに対応するア
ナログ信号を引き出すデジタル−アナログ変換器３１１
及び３１２に与えられる。

デジタル−アナログ変換器３１１及び３１２によって引
き出され九Ｐａｓ及びＰｂｓに対応するアナログ信号は
ＤＣ電源１８に送られる。

ターゲット要素２２及び２３に関する放電のインピーダ
ンスは、ターゲット要素が浸食するに従って、ターゲッ
ト要素２３に関する放電インピーダンスがターゲット要
素２３の測定されたインピーダンスに応答して一定に保
たれるように制御される。ターゲット２２に関する放電
インピーダンスは制御される必要がなく、制御されない
。ターゲット２３に関する放電インピーダンスはターゲ
ット２３に関する放電のインピーダンスを測定すること
及び、それによシ測定されたインピーダンスをセットポ
イント値と比較することによって制御される。生じたエ
ラー信号がコイル電源３８の電流制御のために引き出さ
れ、それによってターゲット要素２３に関する放電のイ
ンピーダンスを制御する。コイル２９のだめの電源３７
に与えられる電流は、それが常に電源３８によってコイ
ル３０に連結された電流の固定された比であるように変
化させられる。

この目的のために、信号Ｅｂｍ及びＩｂｍ　（各々、タ
ーゲット２３の電圧及びターゲット２３に関する放電に
おける電流を示す。）は、非線形にデジタル分割回路に
結合されている。分割回路３０３はＩｉＸａｍ／Ｉａｍ
＝Ｚｂ　　（ターゲット２３に関する放電の測定された
インピーダンス）に対応するアナログ信号を引き出す。

ターゲット２３に関する放電のインピーダンスの測定値
は電磁石コイル電流制御器３１３でセットポイント値（
Ｚｂｓ）と比較される。制御器３１３は信号Ｉｆｚｓを
引き出すためにｚｂとＺｂｓ　Ｏ値の間のエラー信号に
応答する。信号Ｉｆｚｓはコイル３０のための定電流電
源３８に与えられる。電源３７及び３８によってコイル
２９及び３０に供給される電流のためのセットポイント
値の間の比は一定である。

第６図を参照すると制御器３１３を含む回路の詳細なブ
ロック線図が示されている。コイル電流制御器３１３は
ターゲット要素２３に関する放電の測定されたインピー
ダンスに応答し、監視された値とセットポイント値Ｚｂ
ｓとの間のずれを示すエラー信号を引き出す。セットポ
イント値Ｚｂｓは実際は、ｚｂに対する許容値の領域を
形成する値の範囲である。許容範囲上回シ、又は下回る
ｚｂの各々の測定値に応答してカウンターは増加され、
また、減少される。そのカウンターは、使用されたター
ゲットの放電のための所望のインピーダンスを得るため
に、カウンターは初めに、使用されたターゲット２３に
供給される電流の値にロードされる。

これらの目的のために、第５図のＺｃを示すディバイダ
ー３０３のアナログ出力信号は、同時に振幅弁別器３１
４と３１５に与えられる。弁別器３１４及び３１５は値
の許容範囲を上回るか下回る入力信号に応答するように
セットされ、二値のレベルがそれぞれ弁別器から引き出
される。弁別器３１４及び３１５によって引き出される
二値のレベルは交差して結合したＮＡＮＤゲート３１７
及び３１８を含むフリップ・７０ツブ３１６に与えられ
る。ＮＡＮＤゲートは各々弁別器３１４及び３１５の出
力に応対する入力を有する。ＮＡＮＤゲート３１８はカ
ウンター３１９のアップ／ダウン入力制御ターミナル３
３３に結合される出力を有する。カウンター３１９けワ
ンショツ）　３２１の出力信号に応答するクロック入力
ターミナル３３４を有する。ワンショッ）　３２１は弁
別器３１４又は３１５のどちらかの出力で引き出される
二値と応答可能であり、この目的のために弁別器３１４
及び３１５の出力端子はワンショット３２１の入力ター
ミナルに連結された出力を有するＯ几ゲート３２２に結
合されている。

カウンター３１９け複数のステージを有し、初めは、浸
食されていないターゲット要素２３に関する放電のイン
ピーダンス値Ｚｂｓを得るための電流に対する所望の値
又はセットポイント値に比例した二元値にマルチビット
・パラレルデジタルソース３２７によってセットされる
。カウンター３１９はマルチビットのパラレル出力を有
し、そこで、電源３８によって電磁石３０に連結された
電流に対する制御値を示す信号が得られる。弁別器３１
４及び３１５によって確立された範囲の外にあるターゲ
ット２３に関する放電に対する測定されたインピーダン
ス値ｚｂに応答し、カウンター３１９によって得られた
出力信号が増加され又は減少される。

ワンショット３２１は、ＯＲゲート３２２の出力によっ
て二値を与えられると、カウンター３１９のクロック入
力に周期パルスを与える。そのパルス又は遅延回路３２
３の出力の制御のもとて選択的に遅延される。当業者に
は周知の方法で遅延回路３２３は１秒の何分の１かの十
分大きな時間にＯＲゲート３２２からワンショツ）　３
２１の入力に変わる出力レベルの供給を選択的に遅延さ
せる。遅延はカウンター３１９によって得られる値をた
だゆつくシとするように変えることができ、それによっ
てコイル２９及び３０に与えられる電流におけるジター
を防ぐ。もし、弁別器３１４及び３１５のどちらも二元
出力を引き出すならば、ワンショット３２１によって制
御器３１９に与えられるパルスはない。

電源３８の出力電流に対するセットポイント値Ｉｆ２ｓ
を示すカウンター３１９の出力信号は、マルチプレクサ
３２４を介してデジタル−アナログ変換器３２５と選択
的に連結される。放電が始められるとき（例えば新らし
い被加工物１４が正常位置に置かれるとか、新らしいタ
ーゲット組立体が取り付けられるので）、マルチプレク
サ３２４けマルチビット初期存在値をデジタル−アナロ
グ変換器３２５に与える。初期存在値は通常の作動中よ
りも高い値のＩｆ２ｓを設定し、ターゲット２２及び２
３に対する放電を起こすために必要な、より高い磁場を
与える。Ｉｆ２ｇの初期値はデジタル信号源３２６から
得られ、カウンター３１９が応答する入力バスから離れ
たマルチプレクサ３２４の入力パスと連結される。マル
チプレクサ３２４が初めにカウンター３１９の出力の代
わシにデジタルソース３２６に応答するように起動され
ると同時に、カウンター３１９は所望の初期電流を設定
する電流値に対するデジタルソース源３２７の出力に応
答する状態にある。

デジタル−アナログ変換器３２５＃′ｉＤＯ演算増幅器
３２８によって計測され１反転されるアナログＤＣ信号
を得るためにマルチプレクサ３２４によって変換器に与
えられる入力信号に応答する。増幅器３２８の出力はコ
イル３０のための電５！３８に入力信号Ｉｆ２ａを給電
する緩衝増幅器３２９と連結される。増幅器３２９の出
力信号は均一性の異った一定のゲインファクター（ｇａ
ｉｎ　ｆａｃｔｏｒ）を有する増幅器に連結される。増
幅器３３１のＤｏ出力信号はコイル２９のための電源３
７に与えられる。電源３８によって電磁石３０に給電さ
れる電流は、それ故に電源３７によって電磁石２９に連
結ぎ）電流の一定の割合になっている。それによって、
電磁石２９及び３０に給電される磁場電流の割合は。

要素２２及び２３を含むターゲット組立体の作動寿命に
わたって一定に保つ。電磁石２９及び３０の起動により
得られる磁場の形状は、たとえ電磁石２９及び３０に関
する磁場の大きさが変化しても一定に維持する。電源３
７及び３８によって電磁石２９及び３０に結合される電
流は、ターゲット２３に関する放電のための一定効果の
インピーダンスを維持するために、記載されたフィード
バックルーズによって調節される。それによって電源１
８の電力料化は増加する。

低電力Ｒ，Ｆ、バイアスは低デポジション率の装置にお
ける基板形状上のフィルムの適合性を改善する。本発明
に従う高デポジション率の装置において、高いＲ，Ｆ、
電力が有効性のために必要であった。しかし、高いＲ，
Ｆ、電力はデポジットされたフィルムの局所的曇シ及び
溶解を引き起こす可能性がある。高い几、Ｆ、電力を供
給するためにプラズマを基板から十分に離すように移動
させる磁気ミラーを基板の付近に置くことは本発明の重
要な点である。磁気ミラーは基板の前面の後ろに置かれ
たコイル１７の形を堰ることかでき、基板に垂直な磁場
線を当てる。コイル１７は真空装置の外側に置くことも
できる。磁気ミラーコイル中の電流の方向はプラズマを
基板から遠ざけるように移動させ、電源からの有力な磁
場と向い合う方向である。アルミニウムスパッタリング
処置についてはウェーハは約５００℃に加熱される。デ
ポジション中に基板を加熱するための装置は米国特許第
４，２６１．７　ｆｉ　２号（発明者Ｋｉｎｇ）及び同
第４，５１２．３９１号（発明者Ｈａｒｒａ）に開示さ
れている。１５０龍の直径に対するｔｓｗ／ｍのオーダ
ーの几、Ｆ。

バイアスをウェーハにかけることができ、ウェーハの加
熱及び本発明のスパッタ源の高デポジション率と相まっ
て、基板表面に対する高い均一性を有するフィルムとな
る。この出力密度は基板での３５０〜４００ボルトのＤ
Ｃ自己バイアスに相当する。

磁気ミラーソレノイド１７の使用は高出力Ｌ　Ｐ。

バイアスを可能にする利点をもたらす一方で、もし、磁
気ミラーソレノイドであまシに多くの磁場が発生すると
ターゲットの寿命が短くなるという欠点を有する。スパ
ッタリング源コイルの電流に比例して磁気ミラーソレノ
イドに電流を送る制御回路がこの問題を最小化する。好
適実施例において、ミラーソレノイドへの電流ＹＵ　　
Ｙ＝Ａ＋ＢＸの形をとる。ここでＡ及びＢは定数であり
、Ｘはマグネトロンスパッタ源コイルへの電流である。

本発明の１つの特別な実施例を記載し、また図示したが
、実施例の詳細、特に図示し記載したものは添付の特許
請求の範囲に限定される本発明の真の精神及び範囲から
離れることなく変更態様がなされることは明らかである
。例えば１本発明は同一平面にある複数ターゲット要素
或いは平面の必要がない複数ターゲット要素に適用でき
、加えてｒ、　ｆ、放電にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適実施例に従った制御器と組み合わ
さる一対のターゲット要素を有するスパッタリング装置
の略示線図である。 第２図は第１図に略示されターゲット組立体を第３図の
２−２線に沿って切断した断面図である。 第３図は第２図に示した組立体の平面図である。 第４図は第２図に示した組立体の低面図である。 第５図は第１図に示した制御器の詳しい線図である。 第６図は第５図に示した制御器の詳しい線図ある。 第７図は内部カソードのための冷却リング組立体でバヨ
ネットカットアウトを示している。 第８図は外部カソードのための冷却リング組立体テバヨ
ネット力ットアウトを示している。 第９図は内部カソードの部分断面図である。 第１Ｏ図は外部カソードの部分断面図である。 １２−一真空チェンパ １３−−スパッタコーティング処理室 １７−一磁気ミラーコイル ２２、２３−一　ターゲット要素 ２４−一平坦環状放射面 ２５−一傾斜放射面 ２７−−軸線 ２８−一磁気ポールビース組立体 ３３−一ボールビーススタツド ３４．３５−一ボールビーススタツド 特許出願人　　パリアン・アソシエイツ・インコーホレ
イテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、材料をターゲット手段から被加工物上へスパッタさ
   せるための真空スパッタリング装置であつて、 I ）ターゲット手段であつて、円形の外周部をもつ平
   坦な材料放射面を有する第１ターゲット及び前記平坦放
   射面に関して傾斜した表面を有する円形環状で、外側周
   辺部の軸線方向の厚さが内側周辺部の軸線方向の厚さよ
   りも大きい第２ターゲットを有するターゲット手段、 II）ａ）真空排気されるのに適した空間にイオン化可能
   なガスを供給するための手段で、前記空間がターゲット
   と被加工物との間にある手段、 ｂ）前記空間内にガスのためのイオン化電場を作るため
   の手段、 ｃ）前記第１及び第２ターゲットの放射表面付近の電場
   によつてイオン化されたガスのための制限磁場を作るた
   めの手段、 ｄ）第１ターゲットの外側の傾斜した放射面から放射さ
   れた物質がスパッタされるようにターゲットを取り付け
   る手段、 ｅ）被加工物の後ろに置かれ、プラズマを前記被加工物
   から遠ざけるように動かすための磁気ミラー手段、 ｆ）Ｒ．Ｆ．バイアス電源を被加工物に結合するための
   手段、 とを有する装置、 とから成る真空スパッタリング装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であつて、 前記磁気ミラーが被加工物の後ろのソレノイドを有する
   ところの装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された装置であつて、 スパッタリングの間、後ろから被加工物を加熱するため
   の手段を有するところの装置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された装置であつて、 電場生成手段及び磁場生成手段が第１及び第２ターゲッ
   トの放射面のすぐ上方のイオン化ガス内に分離した第１
   及び第２放電を生成する手段を有し、前記分離した放電
   生成手段がａ）前記第１及び第２ターゲットの各々の上
   方にあるガスのための分離した第１及び第２イオン化電
   場を生成するための手段、 ｂ）第１及び第２ターゲットの放射面付近で電場によつ
   てイオン化されたガスのための異なる制限磁場を生成す
   るための手段、 を有し、前記磁場制限手段が各々、第１及び第２ターゲ
   ットを通る第１及び第２磁気回路を有し、該第１及び第
   ２磁気回路が各々、第１及び第２磁場源と、該第１及び
   第２磁場源からの磁束を第１及び第２ターゲットに結合
   するためのポールピースを有するところの装置。 ５、特許請求の範囲第４項に記載された装置であつて、 磁場源が異なつた調節可能な電流源に応答する電磁石で
   あるところの装置。 ６、特許請求の範囲第１項に記載された装置であつて、 ターゲットを取り付けるための手段が、平坦放射面に置
   き換えて４５の傾斜面を取り付けているところの装置。 ７、材料を被加工物上に衝突させるための真空スパッタ
   リング装置であつて、 ａ）材料をスパッタリングするためのターゲット手段で
   あり、該ターゲット手段が円形外周部をもつ平坦放射面
   を有する第１ターゲット及び第２ターゲットを有し、該
   第２ターゲットは円形環状であり、放射材料が第１ター
   ゲットの外側の放射面からスパッタされるように第１及
   び第２ターゲットが配置されているターゲット手段、 ｂ）真空排気されるのに適した空間にイオン化可能なガ
   スを供給するための手段で、前記空間がターゲットと物
   品との間にある手段、 ｃ）前記空間内にガスのためのイオン化電場を作るため
   の手段、 ｄ）第１及び第２ターゲットの放射面付近に電場によつ
   てイオン化されたガスのための 制限磁場を作るための手段、 ｅ）被加工物の後ろに置かれ、プラズマを前記被加工物
   から遠ざけるように動かすため の磁気ミラー手段、 ｆ）Ｒ．Ｆ．バイアス電源を被加工物に結合するための
   手段、 とから成る装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された装置であつて、 スパッタリングの間、被加工物を後ろから加熱するため
   の手段を有し、磁気ミラーが被加工物の後ろにソレノイ
   ドコイルを有するところの装置。 ９、特許請求の範囲第７項に記載された装置であつて、 第１ターゲットの放射面が各々半径Ｒ＿１及びＲ＿２の
   内径及び外径をもつ環状であり、第２ターゲットの放射
   面が第１ターゲットの放射面の長手方向の軸線に対称で
   各々Ｒ＿３の内半径とＲ＿４の外半径を有し、Ｒ＿１＜
   Ｒ＿２＜Ｒ＿３＜Ｒ＿４の関係を有するところの装置。 １０、特許請求の範囲第９項に記載された装置であつて
   、 電場生成手段及び磁場生成手段が第１及び第２ターゲッ
   トの放射面のすぐ上方のイオン化ガス内に分離した第１
   及び第２放電を生成する手段を有し、前記分離した放電
   生成手段が、 ａ）前記第１及び第２ターゲットの各々の上方にあるガ
   スのための分離した第１及び第２イオン化電場を生成す
   るための手段、 ｂ）第１及び第２ターゲットの放射面付近で電場によつ
   てイオン化されたガスのための異なる制限磁場を生成す
   るための手段、 を有し、前記磁場制限手段が各々、第１及び第２ターゲ
   ットを通る第１及び第２磁気回路を有し、該第１及び第
   ２磁気回路が各々、第１及び第２磁場源と、該第１及び
   第２磁場源からの磁束を第１及び第２ターゲットに結合
   するためのポールピースを有するところの装置。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載された装置であつ
   て、 第１磁気回路が磁束を半径Ｒ＿１の第１ターゲットに結
   合するために軸線方向に伸びる第１ポールピースを有し
   、第２磁気回路が磁束を半径Ｒ＿４の第２ターゲットに
   結合するために軸線と同心の第２環状ポールピースを有
   し、第１磁気回路が半径Ｒ＿１の第１ターゲットに磁束
   を結合するための第１ポールピース手段を有し、第２磁
   気回路が半径Ｒ＿３の第２ターゲットに磁束を結合する
   ための第２ポールピース手段を有するところの装置。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された装置であつ
   て、 電場生成手段及び磁場生成手段が第１及び第２ターゲッ
   トの放射面のすぐ上方のイオン化ガス内に分離した第１
   及び第２放電を生成する手段を有し、前記分離した放電
   生成手段が、 ａ）前記第１及び第２ターゲットの各々の上方にあるガ
   スのための分離した第１及び第２イオン化電場を生成す
   るための手段、 ｂ）第１及び第２ターゲットの放射面付近で電場によつ
   てイオン化されたガスのための異なる制限磁場を生成す
   るための手段、 を有し、前記磁場制限手段が各々、第１及び第２ターゲ
   ットを通る第１及び第２磁気回路を有し、該第１及び第
   ２磁気回路が各々、第１及び第２磁場源と、該第１及び
   第２磁場源からの磁束を第１及び第２ターゲットに結合
   するためのポールピースを有するところの装置。 １３、特許請求の範囲第１２項に記載された装置であつ
   て、 第１磁気回路が磁束を半径Ｒ＿１の第１ターゲットに結
   合するために軸線方向に伸びる第１ポールピースを有し
   、第２磁気回路が磁束を半径Ｒ＿４の第２ターゲットに
   結合するために軸線と同心の第２環状ポールピースを有
   し、第１磁気回路が半径Ｒ＿１の第１ターゲットに磁束
   を結合するための第１ポールピース手段を有し、第２磁
   気回路が半径Ｒ＿３の第２ターゲットに磁束を結合する
   ための第２ポールピース手段を有するところの装置。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載された装置であつ
   て、 スパッタリングの間、後ろから被加工物を 加熱するための手段を有するところの装置。